(57)【要約】【課題】  加工室内に存在する埃や塵を排出する機能を有するレーザー加工装置を提供することである。【解決手段】  レーザー加工装置であって、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを該チャックテーブルに保持された被加工物の内部に集光点を合わせて照射し、被加工物内部に改質層を形成するレーザービーム照射手段と、該チャックテーブルを加工送り方向に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルを該加工送り方向に直交する割り出し送り方向に移動する割り出し送り手段と、該チャックテーブル、該レーザービーム照射手段、該加工送り手段及び該割り出し送り手段を収容して内部に加工室を画成する外装カバーと、を具備し、該加工室を画成する該外装カバーの一部には、排気路を介して吸引源に連通した排気口が開口しており、該排気口は、レーザービームが照射される被加工物の加工点、該加工送り手段及び該割り出し送り手段より下方に位置していることを特徴とする。【選択図】図６
2013128950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー加工装置であって、
被加工物を保持するチャックテーブルと、
被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを該チャックテーブルに保持された被加工物の内部に集光点を合わせて照射し、被加工物内部に改質層を形成するレーザービーム照射手段と、
該チャックテーブルを加工送り方向に移動する加工送り手段と、
該チャックテーブルを該加工送り方向に直交する割り出し送り方向に移動する割り出し送り手段と、
該チャックテーブル、該レーザービーム照射手段、該加工送り手段及び該割り出し送り手段を収容して内部に加工室を画成する外装カバーと、を具備し、
該加工室を画成する該外装カバーの一部には、排気路を介して吸引源に連通した排気口が開口しており、
該排気口は、レーザービームが照射される被加工物の加工点、該加工送り手段及び該割り出し送り手段より下方に位置していることを特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物をレーザー加工するレーザー加工装置に関し、特に、加工室内の粉塵及び加工屑を排出する排気口を備えたレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
【０００３】
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスチップへと分割する。
【０００４】
一方、近年では、レーザービームを用いてウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法が開発され、実用化されている。レーザービームを用いてウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法として、以下に説明する第１及び第２の加工方法が知られている。
【０００５】
第１の加工方法は、ウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザービームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後分割装置によりウエーハに外力を付与してウエーハを改質層を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法である（例えば、特許第３４０８８０５号参照）。
【０００６】
第２の加工方法は、ウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームの集光点を分割予定ラインに対応する領域に照射してアブレーション加工により加工溝を形成し、その後外力を付与してウエーハを加工溝を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法である（例えば、特開平１０−３０５４２０号参照）。
【０００７】
レーザービームを用いる加工方法は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。
【０００８】
また、改質層又は加工溝を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことができるという利点を有している。
【０００９】
上記第２の加工方法では、レーザー加工時に加工水を供給せずにアブレーション加工によりレーザー加工溝を形成しているため、加工屑が発生する。よって、ウエーハをレーザー加工後に洗浄ユニットによりウエーハを洗浄している。
【００１０】
ところが第１の加工方法では、レーザー加工時に加工水を供給せずにウエーハ内部に改質層を形成しているため、本質的に加工屑が発生しないので、レーザー加工後にウエーハを洗浄することなく、完全なドライな状態で加工が実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、レーザー加工装置では、加工中に加工水を使用しないため、ウエーハはドライな状態で加工される。しかし、レーザー加工装置はクリーンルーム内に設置されているが、装置内部には潜在的に埃や塵が存在する。
【００１３】
これは、埃や塵が普通に存在する空間で装置を製造したり輸送したりしているために、半導体ウエーハやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ウエーハ等を加工するクリーンルーム内に設置する以前から装置内部に内在していたものである。
【００１４】
更に、レーザー加工装置内部にはチャックテーブルを回転する機構や、加工送り機構及び割り出し送り機構等の摺動機構があるために、これらの摺動機構から発塵する場合もある。
【００１５】
実際に稼動を開始した後は、加工装置内部に内在又は発塵した埃や塵が、高速で摺動するチャックテーブル及びチャックテーブル送り機構によって舞い上がり、チャックテーブルに保持されたウエーハ上に付着する場合がある。
【００１６】
ウエーハ内部に改質層を形成するレーザー加工装置の場合、完全なドライ加工であるのに加えて、加工時に加工屑が発生しないため洗浄ユニットによる洗浄工程もないことから、一度ウエーハに付着した埃や塵は排除されず次工程へと流れていき、問題になってしまう。
【００１７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工室内に存在する埃や塵を排出する機能を有するレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によると、レーザー加工装置であって、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを該チャックテーブルに保持された被加工物の内部に集光点を合わせて照射し、被加工物内部に改質層を形成するレーザービーム照射手段と、該チャックテーブルを加工送り方向に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルを該加工送り方向に直交する割り出し送り方向に移動する割り出し送り手段と、該チャックテーブル、該レーザービーム照射手段、該加工送り手段及び該割り出し送り手段を収容して内部に加工室を画成する外装カバーと、を具備し、該加工室を画成する該外装カバーの一部には、排気路を介して吸引源に連通した排気口が開口しており、該排気口は、レーザービームが照射される被加工物の加工点、該加工送り手段及び該割り出し送り手段より下方に位置していることを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のレーザー加工装置によると、チャックテーブル及びチャックテーブルを加工送り方向及び割り出し送り方向に移動するチャックテーブル送り機構の近傍下部に吸引源に接続された排気口を設けたため、装置内部に所謂ダウンフローの気流が発生し、装置内に存在していた埃や塵及び／又はチャックテーブル送り機構のような摺動部から発塵した埃や塵が上方に舞い上がるのを防ぐことができ、延いてはチャックテーブルに保持された被加工物に付着するのを防止することができる。
【００２０】
更には、加工装置の天井又は天井近傍に外気を装置内に取り入れる吸気口が設けられていると、ダウンフローの流れを形成し易くなり有利である。吸気口には発塵フィルタが設置されているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明実施形態に係るレーザー加工装置の外観斜視図である。
【図２】レーザービーム照射ユニットのブロック図である。
【図３】被加工物の一例としての光デバイスウエーハの斜視図である。
【図４】改質層を形成するレーザー加工方法を説明する斜視図である。
【図５】改質層を形成するレーザー加工方法の説明図である。
【図６】図１に示したレーザー加工装置の一部断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態に係るレーザー加工装置２の外観斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、すなわちＸ軸方向に移動される。
【００２３】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。
【００２４】
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は回転可能であるとともに、加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたウエーハを支持する環状フレームをクランプするクランプ３０が設けられている。
【００２５】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザービーム照射ユニット３４を収容するケーシング３５が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット３４は、図２に示すように、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。
【００２６】
レーザービーム照射ユニット３４のパワー調整手段６８により所定パワーに調整されたパルスレーザービームは、ケーシング３５の先端に取り付けられた集光器３６のミラー７０で反射され、更に集光用対物レンズ７２によって集光されてチャックテーブル２８に保持されている光デバイスウエーハ１１に照射される。
【００２７】
ケーシング３５の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列してレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段３８が配設されている。撮像手段３８は、可視光によって光デバイスウエーハ１１の加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
【００２８】
撮像手段３８は更に、光デバイスウエーハ１１に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号は図示しないコントローラ（制御手段）に送信される。
【００２９】
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラに入力される。
【００３０】
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラに入力される。
【００３１】
レーザー加工装置２を構成するチャックテーブル２８、レーザービーム照射ユニット３４、加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２が内部に加工室７５（図６参照）を画成する外装カバー７４により覆われている。
【００３２】
外装カバー７４には、レーザービームが照射される被加工物の加工点及び加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２から構成されるチャックテーブル送り手段より下方に位置する排気口７６を有している。
【００３３】
図６に示すように、排気口７６は、排気路８０を介して吸引源８２に接続されている。また、外装カバー７４の天井部分には外気を取り入れる吸気口７８が設けられている。この吸気口７８は外装カバー７４の天井近傍の側面に設けるようにしてもよい。
【００３４】
図３を参照すると、被加工物の一例である光デバイスウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（半導体層）１５が積層されて構成されている。光デバイスウエーハ１１は、エピタキシャル層１５が積層された表面１１ａと、サファイア基板１３が露出した裏面１１ｂとを有している。
【００３５】
サファイア基板１３は例えば１００μｍの厚みを有しており、エピタキシャル層１５は例えば５μｍの厚みを有している。エピタキシャル層１５にＬＥＤ等の複数の光デバイス１９が格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）１７によって区画されて形成されている。
【００３６】
次に、図４及び図５を参照して、ウエーハ１１の内部に改質層を形成するレーザー加工方法について説明する。レーザー加工を実施するのにあたり、図４に示すように、光デバイスウエーハ１１は粘着テープＴに貼着され、粘着テープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されてウエーハユニット２１としてハンドリングされる。
【００３７】
レーザービーム照射ユニット３４の集光器３６で、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームを分割予定ライン１７に対応するウエーハ１１の内部に集光し、チャックテーブル２８を矢印Ｘ１方向に加工送りしながら分割予定ライン１７に沿ってレーザービームを照射することにより、ウエーハ内部に分割起点としての改質層２３を形成する。
【００３８】
チャックテーブル２８に保持されているウエーハ１１を所定ピッチで割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に沿ってウエーハ内部に改質層２３を形成する。
【００３９】
次いで、チャックテーブル２８を９０度回転して、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に沿ってウエーハ内部に同様な改質層２３を形成する。
【００４０】
このレーザー加工方法を更に詳細に説明すると、図５（Ａ）に示すように、チャックテーブル２８を集光器３６が位置するレーザービーム照射領域に移動し、所定のストリート１７の一端を集光器３６の直下に位置付ける。
【００４１】
そして、集光器３６からウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射しつつ、チャックテーブル２８を図５（Ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動する。
【００４２】
図５（Ｂ）に示すように、集光器３６の照射位置がストリート１７の他端の位置に達したら、パルスレーザービームの照射を停止するとともにチャックテーブル２８の移動を停止する。
【００４３】
パルスレーザービームの集光点Ｐをウエーハ１１の内部に合わせることにより、ウエーハ１１の内部にストリート１７に沿って改質層２３が形成される。この改質層２３は、溶融再硬化層として形成される。改質層２３は後の分割工程における分割起点として利用される。
【００４４】
このレーザー加工方法における加工条件は、例えば次のように設定されている。
【００４５】
光源                    ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長                    ：１０６４ｎｍ
平均出力                ：０．１Ｗ
繰り返し周波数          ：５０ｋＨｚ
加工送り速度            ：２００ｍｍ／秒
【００４６】
ウエーハ１１の内部に改質層２３を形成するレーザー加工終了後には、ウエーハユニット２１を分割装置にセットして、粘着テープＴを半径方向に拡張することによりウエーハ１１に外力を付与し、改質層２３を分割起点としてウエーハ１１を個々のデバイスチップ１９に分割する。
【００４７】
本実施形態のレーザー加工装置２では、光デバイスウエーハ１１等の被加工物のレーザー加工時には、図６に示す吸引源８２を作動させ、排気口７６から加工室７５内の雰囲気を強制的に排気している。
【００４８】
排気口７６は加工点及び加工送り手段１２と割り出し送り手段２２とから構成されるチャックテーブル送り手段より下方に設けられているため、加工室７５内に符号８４で示すダウンフローの気流が発生し、装置内に存在していた埃や塵及び／又はチャックテーブル送り手段のような摺動部から発塵した埃や塵が上方に舞い上がるのを防ぐことができ、延いてはチャックテーブル２８に保持されたウエーハ１１に付着するのを防ぐことができる。
【００４９】
また、レーザー加工装置２の天井又は天井近傍に外気を装置内に取り入れる吸気口７８が設けられているため、加工室７５内にダウンフロー８４を形成しやすくなる。吸気口７８には図示しない集塵フィルタが設けられているのが好ましい。
【符号の説明】
【００５０】
２    レーザー加工装置
１１    光デバイスウエーハ
１２    加工送り手段
２２    割り出し送り手段
２３    改質層
２８    チャックテーブル
３４    レーザービーム照射ユニット
３６    集光器
７４    外装カバー
７５    加工室
７６    排気口
７８    吸気口
８０    排気路
８２    吸引源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013128950.tif 000006
【図５】
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【図６】
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